足球推介(www.zq68.vip):对话LHAASO首席科学家曹臻:银河系传来什么“讯息”?

admin 1个月前 (05-18) 科技 19 0

高能宇宙线来自那里?这是自宇宙线发现以来,跨越了整整一个世纪的未解之谜。最近,位于四川省甘孜州稻城县海拔4410米的海子山上的高海拔宇宙线观察站发现的最新功效,让人们离解开这个世纪之谜又进一步。

由中国科学院高能物理研究所牵头的中国高海拔宇宙线观察站(LHAASO 拉索)国际互助组今(17)日宣布,高海拔宇宙线观察站在银河系内发现大量超高能宇宙加速器,并纪录到1.4拍电子伏的伽马光子(拍=万万亿),这是人类观察到的最高能量光子,突破了人类对银河系粒子加速的传统认知,开启了 “超高能伽马天文学”的时代。该功效于北京时间2021年5月17日揭晓在《Nature》(《自然》)。

LHAASO的科学目的是什么?此次研究发现改变了人们哪部门传统认知?未来该站点将对四川的科学研究、人才培育以及工业领域产业生长等方面发生哪些影响?围绕上述话题,红星新闻记者深度对话中国科学院高能所研究员、高海拔宇宙线观察站首席科学家曹臻。

▲LHAASO四分之三阵列(摄于2020.12.28)

谈项目:LHAASO将于

今年6月所有建成并投入运行

红星新闻:LHAASO为何选址四川稻城县海子山?

曹臻:我们破费五年时间,先后考察了 *** 、青海、云南、四川四个省区。落地四川稻城首先在于它的自然条件异常好,海拔高。其次,我们要制作阵列,需要阵势平展。基于探测器的设计,我们还需要大量纯净的水。固然,优越的交通和通讯也很主要。这些是硬性条件。就交通来看,项目旁有天下上最高的民用机场――亚丁机场,雅康高速开通以及从理塘到亚丁的国道的流通,保证了我们的运输。

更主要的是地方 *** 的支持。我们来到四川后,获得了四川省 *** 在经济、政策等领域的鼎力支持。好比,该项目一共破费3亿人民币,在项目这一平方公里局限内修建了20多公里长的蹊径、40公里长的输电线路、两个变电站等等。整个建设历程中,四川各级 *** 都给予了鼎力支持,没有设置任何障碍,确保工程执行得异常顺遂。

正是基于以上条件,让该站点成为了一个异常乐成且唯一无二的站点,整个项目的建设速率也让外洋赞叹――LHAASO的主体工程于2017年最先建设,2019年4月完成1/4的规模建设并投入科学运行。2020年1月,LHAASO完成了1/2规模的建设并投入运行,同年12月完成3/4规模并投入运行。今年我们的主要义务就是完成剩下的1/4部门,预计将于今年6月所有建成并投入运行。

▲高海拔宇宙线观察站观察示意图 图源

红星新闻:LHAASO接受到的信使是什么?它要完成的科学目的是什么?

曹臻:LHAASO接受到的信使现实上是从太阳系外、银河系内传来的高能粒子,这些高能粒子里有林林总总的器械,好比林林总总的原子核,这些粒子是宇宙线的主要因素,能量异常高,远超地球上人类能够制作出来的人工加速器,这是宇宙线的一个主要特点。

除了原子核,宇宙线里还包罗少量光子。光子的特征在于,即便处于磁场里,它也是走直线。因此,这给我们提供了一个时机,即若是我们能判断丈量到的器械是光子,就可以沿着它来的偏向倒推回去,以此找到宇宙加速器所在的位置。试图找到能量异常高的宇宙加速器,这也是该项目要去完成的一个科学目的。

红星新闻:您提到该研究功效彻底改变了人们对银河系的认知,叨教它改变了人们哪部门传统认知?

曹臻:在上世纪20年月,人们以为银河系并不是一个流动猛烈的星系。上世纪后期,科学家们发现,许多银河系在猛烈流动,他们把这些星系称之为流动星系。流动星系并不适合人类来稳固生长文明。

传统认知中,银河系是一个对照温顺的星系,内部天体流动也不猛烈,不应该发生能量稀奇高的粒子。即便发现高能量粒子,也可能来自其他星系。

但此次研究功效显示,天鹅座现实上是一个异常活跃的天区,内里充斥着大质量恒星。大质量恒星寿命通常在百万年左右,百万年后它可能消逝爆炸,再发生新的星体。因此,我们熟悉到,银河系并不像我们想象中那么稳固,只是正好太阳系所在的小区域对照平安,人类才得以泛起。

红星新闻:那么这种高能量的光子是否会反过来对地球上包罗人类在内的生命体的康健造成威胁或影响?

曹臻:不会。首先,光子异常希罕,被它撞到的概率异常低。光子少到什么水平?在LHAASO这么强的一平方公里的源上,一年也只有1~2个光子打下来。

其次,大气层虽然稀薄,但它能起到一个异常好的珍爱作用。在宇宙线撞击之后,高能量粒子走不了多远就会撞到大气里的氮原子核,再剖析簇射。当它到达地面后,就酿成了1亿个粒子,能量也被剖析掉了。最后真正落到人身上的能量并不高,甚至比我们通常接受到的宇宙线的辐射剂量更低。而人类就是在这个环境里演化而来,这些粒子就是我们生计的一个环境之一。

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但这也不是绝对的。好比你到高海拔区域,所受到的辐射剂量就比低海拔区域增添几倍。若是你天天坐飞机在1万米高空,所受到的辐射也会提升。人类生涯环境通常集中于1~2千米海拔区域,这些区域受大气层珍爱异常好,因此完全不用忧郁。

▲LHAASO黄昏

谈影响:LHAASO将对

区域科研、人才培育、产业生长带来伟大影响

红星新闻:我们领会到,中科院高能所也希望建设一个天下上最大的加速器,此次发现对建设最大的加速器有哪些辅助?

曹臻:现在我们建加速器接纳的手艺是上个世纪50年月生长起来的手艺,虽然手艺越来越好,但基本原理没有转变:即建一个大的环,抽成真空,粒子在里头经由时,用电场加速。

此次研究提出的一个问题在于:为何宇宙线里这些粒子可以加速到这么高的能量?我们可以向自然学习,探索加倍有用的粒子加速原理,丈量宇宙加速器周围的环境和地面上的加速器环境到底有何差异,让我们能够在地面实验室中也能制备出这样的环境。

红星新闻:未来,LHAASO将对四川的科学研究、人才培育等方面带来哪些影响?

曹臻:毫无疑问,LHAASO将对四川的科研和人才培育带来伟大影响。举例来说,LHAASO落地后,紧接着,中国科学院的空间中央就在稻城县建了一个丈量射电波段的探测装置,未来可能会引进更多类似的大型项目。

在人才培育方面,项目引进四川后,四川成都的两所高校――西南交大和四川大学,它们酿成了大科学工程的建设单元之一并作出了重大孝顺。同时,通过介入建设国际一流的探测装置,也能提升高校自身的科研水平。以西南交大为例,西南交大已经吸引到南京大学结业的博士和中国科学院紫金山天文台的研究员,他们也能从这个项目上做出相关科学研究。我名下就有两位来自四川的学生,他们已经酿成了博士生。

▲广角切伦科夫望远镜阵列

红星新闻:此次突破性的知识改变和科研功效,能否直接影响到我们的生涯?

曹臻:现在来说,涉及到这么高能量的加速器还没有进入到我们的一样平常生涯。但基于一致原理的“缩小版加速器”,已经逐渐酿成我们医疗装备、工业探伤等手艺基础。

好比,上世纪五十年月建的加速器,现在在我国一些大型医院已经最先作为肿瘤治疗的一个基本手段。中科院高能所在东莞也确立了一其中子中央,其发生出来的中子源可以用来举行肿瘤治疗方面的研究。可以想像,高能量的加速器会逐渐变得越来越主要。

红星新闻:通过这些大科学装置的建设,将给区域产业带来什么影响?

曹臻:大科学装置所使用的装备都需依赖自主研发,这对产业提出异常苛刻的要求。

举个例子,我们研究中央需要使用一个叫光电倍增管的器械,其尺寸已到达半米。这个部件此前国际上只有日本一家企业会做,价钱贵,一支卖到6万~7万元,且做出来的效果还达不到我们的要求。

厥后,我们国家自主研发突破并升级了该项手艺,我们拿着这个产物和日本竞争市场,让他们的价钱一下子降至18000元。我想这个例子足以证实,大科学装置对海内工业领域产业的 *** ,它能促使产业不停去完善更新手艺,促进相关配套生长,完善产业链条。

现实上,我们在多年的科研中也得出一个结论:中国的产业岂论是从门类照样配套来看,都是全天下最好的。只要你有想法,中国就一定能拿出全天下最好的设施来实现。不光做得好,价钱还廉价。

红星新闻记者 彭祥萍

编辑 陈怡西

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